王 鵬，謝 歆，呂朝煬 （.中訊郵電咨詢設計院有限公司，鄭州 450007；.中國移動通信集團河南有限公司，河南 鄭州450008）

0 前言

近年來，IP數(shù)據(jù)及3G移動業(yè)務發(fā)展迅猛，作為基礎傳輸平臺，長途傳輸網(wǎng)的質(zhì)量對業(yè)務信號的指標影響非常大，需要不斷采用新技術，對網(wǎng)絡進行合理的配置，才能滿足用戶的高質(zhì)量服務需求。隨著40G WDM技術和路由器技術的成熟和在國內(nèi)開始的規(guī)模應用，中國聯(lián)通建設了一定規(guī)模的40G WDM鏈路，同時在2009年建設的南京－濟南－青島－上海工程中引入了光復用段保護（OMSP）。

本文重點介紹了OMSP在現(xiàn)網(wǎng)中的實際應用案例，同時結(jié)合40G WDM設備技術測試、現(xiàn)網(wǎng)光纜光纖特性等對40G WDM網(wǎng)絡中保護方案的設計提出了建議。

1 40G WDM系統(tǒng)技術分析

40G WDM系統(tǒng)與10G WDM系統(tǒng)的區(qū)別不僅僅是單信道速率變成了4倍，更重要的是信號頻譜帶寬的展寬，對光信噪比（OSNR）要求的提高，以及傳輸損傷容限的降低，因此在技術上提出了更高的要求，與10G WDM技術相比，40G WDM系統(tǒng)OSNR劣化4倍（6 dB）左右，色度色散容限從1 600降低到100左右，偏振模色散（PMD）容限平均值從10降低到2.5左右。40G WDM系統(tǒng)必須妥善解決電域高速信號處理、CD/PMD色散受限、系統(tǒng)OSNR的余量保證等問題，以及必須克服的光纖非線性效應。

40G WDM系統(tǒng)碼型調(diào)制技術目前主要以部分差分相移鍵控（P-DPSK）、歸零差分正交相移鍵控（RZ-DQPSK）2種調(diào)制技術為主，在中短距離傳輸系統(tǒng)中也有部分采用光雙二進制（ODB）編碼調(diào)制方式。偏振復用相移鍵控等新的編碼調(diào)制方式以其色散和偏振模色散大的優(yōu)勢也逐步開始有所應用。

由于40G WDM技術對線路的參數(shù)要求非常嚴格，因而40G WDM系統(tǒng)中的色散管理就顯得尤為重要，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

a）傳統(tǒng)的色散補償模塊，要求更為精細地進行色散補償模塊的規(guī)劃。

b）新的基于光柵的全波段色散補償模塊，光纖的長度更短，插入損耗更小，補償斜率更好。

c）基于光柵的單波電可調(diào)色散補償模塊，可以實現(xiàn)約±500 ps的色散補償，并能夠通過反饋測算的方式，動態(tài)調(diào)制色散補償?shù)拇笮　?/p>

d）通過編碼方式的優(yōu)化，降低傳送信號的波特率和信號檢測的方式，從而提高信號的色散容限。

40G WDM技術對線路的參數(shù)要求非常嚴格，DPSK碼型和RZ-DQPSK碼型對線路偏振模色散的容限最大只有6和18 ps，平均值只有2和6 ps，因此系統(tǒng)設計時，要嚴格控制線路的偏振模色散，盡量選擇PMD性能指標好的光纜；RZ-DQPSK碼型的PMD容限相對較大，在一定范圍內(nèi)可以應用于PMD性能較差的老光纜。

目前40G WDM OTU的色散容限比較小 （100 ps/nm以內(nèi)），通常在OTU線路側(cè)接口增加電可調(diào)色散補償器件，使系統(tǒng)的色散容限達到500 ps/nm左右，±500 ps/nm的色散容限可以保證系統(tǒng)規(guī)劃、設計、應用有較大的靈活性。但這種單波可調(diào)電色散補償技術在色散調(diào)整范圍較大的情況下，調(diào)整時間比較長，可達到幾min。

2 光網(wǎng)絡保護方式技術分析

按照光傳送網(wǎng)（OTN）的結(jié)構分層，WDM網(wǎng)絡在光層可以細分為光通道層（OCh）、光復用段層（OMS）和光傳輸段層（OTS）3個層次。

根據(jù)采用的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構、所保護的網(wǎng)絡結(jié)構層面等，WDM系統(tǒng)的自動保護方式有多種類型。

a）根據(jù)WDM系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的不同，可以分為線性保護、環(huán)網(wǎng)保護和網(wǎng)狀網(wǎng)保護。

b）根據(jù)保護結(jié)構的不同，可以分為路徑保護和子網(wǎng)連接保護。路徑保護是一種端到端的保護機制，可分為光通道保護（OCHP）和OMSP。

c）根據(jù)對保護資源的占用情況不同，可分為專用保護和共享保護。專用保護的保護資源由工作業(yè)務獨占；共享保護的保護資源在正常工作狀態(tài)下可傳送低等級的額外業(yè)務。

現(xiàn)網(wǎng)中IP業(yè)務主要采用WDM系統(tǒng)傳送，傳輸網(wǎng)提供保護的方案主要在WDM系統(tǒng)上實施，可實施的光層面的保護技術主要有光傳輸段保護（OLP）、OMSP和OCHP。

OLP是基于WDM系統(tǒng)的線路保護，分為基于光放段的線路保護和基于光復用段的線路保護2種。OLP要求運營商提供不同路由的光纖對WDM的線路進行保護，一般采用1+1保護。OLP引入后，對基于光放段的保護情況介入了一定的信號衰減，有可能對系統(tǒng)的自動均衡產(chǎn)生影響，另外這種方式的保護對于主備用兩路信號傳輸?shù)臅r延和色散差值均較為敏感，對主備用光纜的長度、衰耗和色散指標要求較為苛刻，尤其是對40G WDM系統(tǒng)，一方面對線路參數(shù)的變化非常敏感，同時40G WDM系統(tǒng)的光復用段距離本就比較短，OLP增加了線路的衰耗，會造成大量增加電再生站，增加工程投資，因此不推薦在實際工程應用。OLP結(jié)構見圖1。

圖1 OLP結(jié)構

OMSP要求提供不同路由的光纖對WDM的線路進行保護，在光路上對合路信號進行1+1或1∶1保護，光纜和WDM的線路系統(tǒng)是備份的，分走不同的路由，系統(tǒng)終端等其他設備沒有備份，成本比OCHP低。OMSP采用同一廠商的WDM設備，在2條線路上建設2套系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)實現(xiàn)相對比較簡單，引入的信號衰減較少，對原有系統(tǒng)影響比OLP小，對主備用光纜的長度、衰耗和色散差值要求不高。OMSP結(jié)構見圖2。

圖2 OMSP結(jié)構

OCHP是基于單個波長保護，可以在光通道層實施1+1或1∶N的保護。其典型應用是在傳統(tǒng)的WDM設備上增加OCHP倒換機盤，將客戶側(cè)信號輸入到不同WDM系統(tǒng)的OTU中，通過并發(fā)選收的方式實現(xiàn)對客戶側(cè)信號的保護。OCHP倒換準則比較完善，且一般應用在OTU和客戶設備之間，僅僅在支路側(cè)引入衰減，不會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此，OCHP可以在一些特定的場合得到應用，如在故障多發(fā)區(qū)利用其他光纜路由上的WDM系統(tǒng)實施OCHP，增加網(wǎng)絡的可靠性。采用OCHP需要更多的波道需求，且為專用保護波道，靈活性差，因此，OCHP技術只適合部分特殊需求的情況，不適合全網(wǎng)范圍的應用。OCHP結(jié)構見圖3。

3 OMSP在40G WDM系統(tǒng)中的應用

2010年中國聯(lián)通建設了南京－濟南－青島－上海40G WDM系統(tǒng)，并在濟南－青島段首次引入了OMSP。

圖3 OCHP結(jié)構

寧濟青滬40G WDM工程采用華為公司的OptiX BWS 1600G設備，采用eDQPSK編碼方式、AFEC/FEC技術，精細色散管理，OTU的色散容限為±500 ps/nm。其中濟南－青島復用段主備用路由分別選用2條不同路由的G.655光纜，采用OMSP。網(wǎng)絡結(jié)構配置如圖4所示，根據(jù)光纖實測結(jié)果及DCM模塊引入的PMD，主用路由再生段DGD為2.021 ps，備用路由為1.93 ps。主備用路由采用G.655色散補償模塊，補償后的殘余色散允許范圍為±500 ps/nm，系統(tǒng)的保護倒換時間為s級，但是如果在工程中經(jīng)過對主備路由進行精確補償，將主備路由的殘余色散差控制在±100 ps/nm內(nèi)，可以保證倒換時間在50 ms以內(nèi)。工程實際配置后的主備用路由的殘余色散詳見表1。

圖4 濟南－青島OMSP網(wǎng)絡配置

表1 濟南－青島主備用路由殘余色散表

基于上述工程配置，在工程廠驗測試時，通過拔纖及光功率越限等，均能完成主備用路由的自動倒換，測試結(jié)果如表3所示。

在工程實際開通，現(xiàn)場驗收測試時，根據(jù)光纜線路實際色散情況，通過調(diào)整色補模塊，使主備通道色散均達到最佳狀態(tài)，線路工作在主用及備用通道時各波糾前誤碼率均低于-10，現(xiàn)場利用40G儀表進行倒換測試，各波倒換時間均小于50 ms；具體測試結(jié)果如表4所示。

表3 OMSP倒換工廠檢驗測試結(jié)果

4 對40G WDM網(wǎng)絡中保護方案的建議

基于上述對各種保護技術的分析，在長途W(wǎng)DM傳輸系統(tǒng)中，OLP和OMSP方案最為經(jīng)濟，也比較常用。OLP涉及多個光放段，在大量采用OLP的情況下，OLP倒換的段落數(shù)量、主備用線路差異等都會對保護倒換效果造成較大影響。不同段落保護倒換時的線路參數(shù)差異較大，倒換后線路上色散的差異造成OTU需要一定時間進行色散動態(tài)補償調(diào)整，倒換時間達到min級，多段落故障下的倒換性能難以保證，另外配置OLP會在線路上帶來額外的插入損耗，不利于長距離干線傳輸。由于40G系統(tǒng)對色散的要求非常高，對線路的變化非常敏感，因此在40G WDM網(wǎng)絡中應優(yōu)先選用OMSP，但由于OMSP主備用路由的光纜長度和光纖類型往往不一致，主備用路由的殘余色散也會有較大的變化，雖然40G WDM中OTU內(nèi)置的電可調(diào)色散補償器件能夠容忍500 ps/nm的殘余色散，但該器件在電域?qū)ι⑦M行補償，動作速度較慢，在色散調(diào)整范圍較大的情況下，調(diào)整時間比較長，造成倒換時間長達幾min。

表4 OMSP倒換現(xiàn)場驗收測試結(jié)果

根據(jù)OMSP在40G WDM工程中的實際應用，建議在進行40G WDM OMSP系統(tǒng)設計時，應注意對主備用路由的色散補償進行優(yōu)化，使主備用路由的殘余色散差異盡量控制在60~100 ps/nm，從而縮短系統(tǒng)的保護倒換時間。在工程實施后期的光纜割接及改造等操作中，不但要關注衰耗的變化，還要嚴格關注色散的變化。

5 結(jié)束語

近2年來，40G WDM系統(tǒng)已經(jīng)開始規(guī)模應用，運營商應根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)光纜的實際情況，結(jié)合40G WDM系統(tǒng)的技術特點和相關測試結(jié)果，針對不同的業(yè)務采用不同的保護方式，達到既要為運營商提升網(wǎng)絡安全性，又要降低網(wǎng)絡建設成本的目的。

［1］YD/T 1991-2009 N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)技術要求［S/OL］.［2011-02-26］.http://www.ptsn.net.cn/standard/std_query/showyd-3378-1.htm.

［2］中國通信標準化協(xié)會.N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)測試方法（報批稿）［S/OL］.［2011-02-26］.http://www.ccsa.org.cn/publish/download_bp.php?stdtype=yd1&sno=120.

［3］YD/T 1617.1-2007智能化光保護系統(tǒng)第1部分：光線路保護系統(tǒng)［S/OL］. ［2011-02-26］.http://17bzw.cn/standard/HYBZ/YD/200809/56438.htm.

［4］ITU-T G.808.1 Generic protection switching-Linear trail and subnetwork protection［S/OL］.［2011-02-26］.http://www.itu.int/itudoc/itu-t/aap/sg15aap/history/g.808.1/g8081.html.